مطالعه عددی و آزمایشگاهی فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال شامل پودر آلومینا

در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت در یک بستر سیال شامل ذراتی متعلق به گروه a طبقه بندی گلدارت مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی راه اندازی گردید که در آن با ترکیب هوای گرم با پودر آلومینا که متعلق به گروه a طبقه بندی گلدارت است یک رژیم سیالیت حبابی ایجاد گردید و در هر آزمایش با ثابت نگه داشتن دما در مقطع ورودی به بستر، دمای فاز جامد و دمای گاز خروجی در طول زمان اندازه گیری و ثبت گردید.به دلیل پایین بودن میزان رطوبت موجود در ذرات جامد از انتقال جرم بین فازها صرفنظر شده است.در ادامه با استفاده از معادلات مدلسازی سه فازی و استفاده از داده های تجربی رابطه ای برای پیش بینی ضریب انتقال حرارت بین فاز جامد و فاز گاز درون شبکه ای ارائه شده است.در این تحقیق ظرفیت گرمایی پودر آلومینا به عنوان تابعی از دما در نظر گرفته شده است و برای حل معادلات مدل سه فازی از روش حجم محدود استفاده شده است.نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد انطباق خوبی بین داده های تجربی و نتایج مدلسازی عددی وجود دارد به گونه ایکه حداکثر خطای مدلسازی عددی با داده های تجربی 9 درصد می باشد. همچنین بیشترین تغییرات دمایی در بستر در 2 دقیقه اول فرآیند اتفاق می افتد که این موضوع نشان دهنده بالا بودن نرخ انتقال حرارت در این نوع بسترها می باشد.

Numerical and Experimental Investigation into Heat Transfer Process in a Fluidized Bed of Alumina Powder

In this study, the process of heat transfer in a fluidized bed of particles belonging to group A of Geldart classification was investigated. For this, an experimental setup was installed, in which a bubble fluidity regime was formed with the combination of hot air and alumina powder belonging to group A of Geldart classification. In each experiment, the temperature of solid phase and outlet gas were measured and recorded over the time, by keeping temperature constant at the inlet opening. Due to the low humidity level of solid particles, mass transfer between the phases was ignored. In the following, using three phase modeling equations and experimental data, a correlation has been provided for predicting heat transfer coefficient between the solid and interstitial gas phases. In this study, heat capacity of alumina powder has been considered as a function of temperature. In addition, finite volume method has been used for solving threephase model equations. The results of this study show very good conformity between experimental data and numerical simulation so that the maximum error of numerical modeling with experimental data is 9% and the highest temperature variation in the bed happens early in 2 minutes of the process that demonstrates the high rate of heat transfer is in this type of beds.